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Das neue Galaxien-Navi: Einmal durchs Universum und zurück

  • Veröffentlicht: 23.01.2021
  • 19:00 Uhr
  • Peter Schneider

Wie sieht eigentlich das Universum genau aus? Wissenschaftler haben einfach ein paar Millionen Galaxien vermessen und eine Karte des Universums erstellt. Jetzt wissen wir es.

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Das Wichtigste zum Thema Karte des Universums

  • Das Universum dehnt sich immer schneller aus. Nicht mal die Superhirne unter den Wissenschaftlern können sich erklären, warum das so ist. Hauptverdächtiger unter den Ursachen: die dunkle Materie.

  • Um dem Geheimnis auf die Spur zu kommen, gründeten Wissenschaftler das Mega-Projekt SDSS. Damit wollten sie den Himmel abrastern und eine Weltkarte der Galaxien erstellen.

  • Ziel: rausfinden, warum das Universum aussieht wie Badeschaum: riesige, fast leere Räume, und dazwischen "Wände" aus vielen Galaxie-Haufen.

  • Die Teleskope von SDSS haben ein Drittel des Himmels beobachtet, eine sagenhafte halbe Milliarde Objekte abgebildet und eine 3D-Karte des Universums erstellt.

  • Unterprojekte wie eBoss haben die entferntesten Quasare (ein extremer Typ von schwarzem Loch) untersucht und konnten ermitteln, wann und wie schnell sich das Universum ausgedehnt hat.

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Die Arbeit der Astronomen auf einen Blick

Das haben die Teleskope des SDSS-Projekts in den vergangenen 20 Jahren beobachtet: Asteroiden und Kometen, unsere Milchstraße und ihre Nachbarn sowie Quasare (obere Bilder) und die Entfernung von Galaxien im Universum (unteres Bild).
Das haben die Teleskope des SDSS-Projekts in den vergangenen 20 Jahren beobachtet: Asteroiden und Kometen, unsere Milchstraße und ihre Nachbarn sowie Quasare (obere Bilder) und die Entfernung von Galaxien im Universum (unteres Bild). © V. Belokurov, M. R. Blanton, A. Bonaca, X. Fan, M. C. Geha, R. H. Lupton, the SDSS Collaboration

Was die Forscher bei ihrer Himmels-Durchleuchtung noch entdeckten

  • Weil sich Asteroiden zwischen Mars und Jupiter viel stärker bewegen als Sterne, hinterlassen sie eine Art "Schleifspur" auf Aufnahmen. So entdeckten die Forscher die Bahnen von etwa 100.000 Asteroiden quasi als Beiprodukt.

  • Es gibt Sterne, die nah am Zentrum der Milchstraße vorbeifliegen. Dabei bekommen sie so viel Schwung, dass sie aus der Galaxie herausgeschleudert werden, so die SDSS-Forscher.

  • Sternenströme: Es gibt zahlreiche Sterne, die sich weitab und einsam um die Milchstraße winden. Sie stammen aus Zwerg-Galaxien und ehemaligen Sternen-Haufen in der Nähe der Milchstraße.

  • Das SDSS-Projekt SEGUE hat mehr als 300.000 Sterne vermessen und daraus ein 3-dimensionales Bild der Milchstraße erstellt. Die ältesten Sterne befinden sich außerhalb der Scheibe, die jüngsten mitten drin. In einem weiteren Projekt will man den Aufbau von 10.000 Nachbar-Galaxien untersuchen.

  • Bei ihren Messungen einzelner Himmelsbereiche entdeckten SDSS-Forscher hunderte Supernoven. Die gigantischen Explosionen sind das Ende von Sternen, wenn ihnen der nukleare Treibstoff für die Kernfusion ausgeht.

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Karte der Ewigkeit: Was in 11 Milliarden Jahren geschah

Die Raum-Zeit-Weltkarte des eBoss-Projekts. Wir befinden uns in der Mitte (Gegenwart). Je weiter wir ins Universum hineinschauen, desto mehr sehen wir in die Vergangenheit. Entsprechend verändert sich auch das Licht, dass die Galaxien aussenden.
Die Raum-Zeit-Weltkarte des eBoss-Projekts. Wir befinden uns in der Mitte (Gegenwart). Je weiter wir ins Universum hineinschauen, desto mehr sehen wir in die Vergangenheit. Entsprechend verändert sich auch das Licht, dass die Galaxien aussenden.© Anand Raichoor (EPFL), Ashley Ross (Ohio State University) und die SDSS Kollaboration

Damit das mal klar ist: Das Weltall ist viel krummer als bisher angenommen, geradezu flach! Das ist für Nicht-Physiker nicht ganz einfach zu verstehen. Doch es ist eine fundamentale Erkenntnis, die das SDSS-Unterprojekt eBoss jüngst bestätigt hat.

Dafür hatten Wissenschaftler die Position und Geschwindigkeit von 2 Millionen weit entfernter Galaxien und der schwarzen Löcher in ihrer Mitte vermessen. Ergebnis: Eine genaue Karte von der zeitlichen Entwicklung des Universums.

Das Universum sieht aus wie ein Schwamm. Große Blasen von fast leerem Weltraum werden von Ansammlungen von Galaxien begrenzt.
Das Universum sieht aus wie ein Schwamm. Große Blasen von fast leerem Weltraum werden von Ansammlungen von Galaxien begrenzt.© NASA, ESA, and E. Hallman (University of Colorado, Boulder)

Bisher wussten Physiker, wie das Universum kurz nach dem Urknall aussah. Auch die jüngste Geschichte ist bekannt. Aber für einen Zeitraum von 11 Milliarden Jahren dazwischen klaffte quasi ein schwarzes Wissensloch.

Das haben die eBoss-Forscher nun geschlossen. Dabei kam heraus, dass sich das Weltall vor 6 Milliarden Jahren viel  langsamer auseinander bewegt hat als heute. Warum, ist noch unklar.

Rundflug durchs Universum

Nichts ist schneller als das Licht? Von wegen! Wer durch die 3-dimensionale Karte der SDSS-Wissenschaftler hindurch fliegt, kann das Universum (entgegen aller Naturgesetze) in wenigen Minuten durchqueren.

Der Clou: Auf seiner Reise entlang von etwa 400.000 Galaxien fliegt der virtuelle Weltenbummler etwa 1,3 Milliarden Jahre in die Vergangenheit. Eine kommentierte Beschreibung des Rundflugs in Englisch gibt's hier: The eBOSS 3D map of the Universe.

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4 Facts für Himmels-Forscher

🕶️ Die Umgebung von Teleskopen muss stockduster sein. Autos dürfen dort nachts nur mit Standlicht fahren. Statt Straßenlaternen gibt es manchmal nur phosphoreszierende Wegmarkierungen.

💾 Die Messergebnisse sind frei verfügbar. Wer will, kann auf der SDSS-Webseite zugreifen. Aber Achtung, Festplatten-Alarm! Der zuletzt veröffentlichte Datensatz umfasst mehr als 200 Terybyte und 176.584.714 einzelne Dateien.

⌛ Da das Licht von Sternen manchmal Milliarden Jahre unterwegs ist, bis es die Erde erreicht, sind solche Bilder ein Blick in längst vergangene Zeiten. Viele der Sterne, die wir sehen, sind womöglich schon längst verglüht.

🔭 Das ankommende Licht sagt Wissenschaftlern unter anderem, wie schnell Galaxien sich bewegen. Beispielsweise bewegt sich eine Galaxie umso schneller von uns weg, je mehr Rot-Anteile ihr Lichtspektrum enthält. ("Rotverschiebung").

Big Sternegucker: Die größten Teleskope der Welt

Ein Ausschnitt des Universums, jeder Punkt eine Galaxie, etwa 6 Milliarden Jahre in der Vergangenheit. Für solche Erkenntnisse benötigen die Astronomen immer größere Teleskope. Hier ein Überblick.
Ein Ausschnitt des Universums, jeder Punkt eine Galaxie, etwa 6 Milliarden Jahre in der Vergangenheit. Für solche Erkenntnisse benötigen die Astronomen immer größere Teleskope. Hier ein Überblick. © Daniel Eisenstein und die SDSS-III collaboration
Die größten Teleskope der Welt. Heute werden häufig kleinere Spiegel kostengünstig elektronisch zusammengeschaltet, anstatt für viel Geld einen großen Spiegel zu schleifen.
Die größten Teleskope der Welt. Heute werden häufig kleinere Spiegel kostengünstig elektronisch zusammengeschaltet, anstatt für viel Geld einen großen Spiegel zu schleifen.© Wikimedia Commons
Sind seine 2 Spiegel elektronisch zusammengeschaltet, ist das Large Binocular Telescope in den USA das größte Spiegelteleskop der Welt. Deutschland ist mit einem Viertel am Observatorium beteiligt.
Sind seine 2 Spiegel elektronisch zusammengeschaltet, ist das Large Binocular Telescope in den USA das größte Spiegelteleskop der Welt. Deutschland ist mit einem Viertel am Observatorium beteiligt.© NASA
Die Milchstraße scheint spektakulär über den 4 Spiegeln des zusammengeschalteten Very Large Telescope in Chile. Kein Zufall: Die Luft hier gilt als besonders klar.
Die Milchstraße scheint spektakulär über den 4 Spiegeln des zusammengeschalteten Very Large Telescope in Chile. Kein Zufall: Die Luft hier gilt als besonders klar.© John Colosimo/ESO
Wer sich im nächsten Urlaub das Teleskop mit dem größten einzelnen Spiegel (10,4 m) anschauen möchte, bucht einen Flug auf die kanarische Insel La Palma.
Wer sich im nächsten Urlaub das Teleskop mit dem größten einzelnen Spiegel (10,4 m) anschauen möchte, bucht einen Flug auf die kanarische Insel La Palma.© Instituto de Astrofísica de Canarias
Blick zurück ins Jahr 1845: Das Riesenteleskop Leviathan in Irland war für die Menschen seiner Zeit sicher eine Art Raumschiff. Sein 3,8 Tonnen schwerer Spiegel aus Metall wurde 1914 eingeschmolzen – um daraus Kanonen zu bauen.
Blick zurück ins Jahr 1845: Das Riesenteleskop Leviathan in Irland war für die Menschen seiner Zeit sicher eine Art Raumschiff. Sein 3,8 Tonnen schwerer Spiegel aus Metall wurde 1914 eingeschmolzen – um daraus Kanonen zu bauen.
Ohne störende Erdatmosphäre sieht man besser: Die ESA-Raumsonde Gaia wurde 2014 an einer Stelle im Sonnensystem fest geparkt und durchmustert seitdem das gesamte Universum vom Weltraum aus.
Ohne störende Erdatmosphäre sieht man besser: Die ESA-Raumsonde Gaia wurde 2014 an einer Stelle im Sonnensystem fest geparkt und durchmustert seitdem das gesamte Universum vom Weltraum aus.© ESA
Seither hat Gaia mehr als eine Milliarde Objekte im Universum kartiert.
Seither hat Gaia mehr als eine Milliarde Objekte im Universum kartiert.© ESA
Das berühmteste aller Teleskope fliegt ebenfalls durch den Raum: Hubble. Nach einer Anfangspanne (der Spiegel war falsch geschliffen worden) schaut sein 2,4m großer Spiegel seit 1993 mehr als 13 Milliarden Lichtjahre weit ins Universum hinein. Viel mehr geht nicht, das Universum ist etwa 13,8 Milliarden Jahre alt.
Das berühmteste aller Teleskope fliegt ebenfalls durch den Raum: Hubble. Nach einer Anfangspanne (der Spiegel war falsch geschliffen worden) schaut sein 2,4m großer Spiegel seit 1993 mehr als 13 Milliarden Lichtjahre weit ins Universum hinein. Viel mehr geht nicht, das Universum ist etwa 13,8 Milliarden Jahre alt.© NASA
Ein Ausschnitt des Universums, jeder Punkt eine Galaxie, etwa 6 Milliarden Jahre in der Vergangenheit. Für solche Erkenntnisse benötigen die Astronomen immer größere Teleskope. Hier ein Überblick.
Die größten Teleskope der Welt. Heute werden häufig kleinere Spiegel kostengünstig elektronisch zusammengeschaltet, anstatt für viel Geld einen großen Spiegel zu schleifen.
Sind seine 2 Spiegel elektronisch zusammengeschaltet, ist das Large Binocular Telescope in den USA das größte Spiegelteleskop der Welt. Deutschland ist mit einem Viertel am Observatorium beteiligt.
Die Milchstraße scheint spektakulär über den 4 Spiegeln des zusammengeschalteten Very Large Telescope in Chile. Kein Zufall: Die Luft hier gilt als besonders klar.
Wer sich im nächsten Urlaub das Teleskop mit dem größten einzelnen Spiegel (10,4 m) anschauen möchte, bucht einen Flug auf die kanarische Insel La Palma.
Blick zurück ins Jahr 1845: Das Riesenteleskop Leviathan in Irland war für die Menschen seiner Zeit sicher eine Art Raumschiff. Sein 3,8 Tonnen schwerer Spiegel aus Metall wurde 1914 eingeschmolzen – um daraus Kanonen zu bauen.
Ohne störende Erdatmosphäre sieht man besser: Die ESA-Raumsonde Gaia wurde 2014 an einer Stelle im Sonnensystem fest geparkt und durchmustert seitdem das gesamte Universum vom Weltraum aus.
Seither hat Gaia mehr als eine Milliarde Objekte im Universum kartiert.
Das berühmteste aller Teleskope fliegt ebenfalls durch den Raum: Hubble. Nach einer Anfangspanne (der Spiegel war falsch geschliffen worden) schaut sein 2,4m großer Spiegel seit 1993 mehr als 13 Milliarden Lichtjahre weit ins Universum hinein. Viel mehr geht nicht, das Universum ist etwa 13,8 Milliarden Jahre alt.
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Das Werkzeug der SDSS-Astronomen

Der Spiegel des SDSS-Teleskops ist zwar "nur" 2,5 Meter groß. Dafür kann er über eine spezielle Anordung seiner Sensoren viele Objekte in einem riesigen Gebiet im All gleichzeitig beobachten.
Der Spiegel des SDSS-Teleskops ist zwar "nur" 2,5 Meter groß. Dafür kann er über eine spezielle Anordung seiner Sensoren viele Objekte in einem riesigen Gebiet im All gleichzeitig beobachten.© Sloan Digital Sky Survey
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